基因工程及其應用PPT學習教案

1、會計學1基因工程及其應用基因工程及其應用第1頁/共47頁大腸桿菌能合成人大腸桿菌能合成人的胰島素嗎？能合的胰島素嗎？能合成干擾素嗎？成干擾素嗎？第2頁/共47頁每每100kg100kg 豬或牛的胰腺中提取豬或牛的胰腺中提取 4 45g5g胰島素；胰島素； 19791979年，將動物體內的年，將動物體內的胰島素基因與大腸桿菌的胰島素基因與大腸桿菌的DNADNA分子重組分子重組，并且在大腸桿菌內獲得表達；，并且在大腸桿菌內獲得表達；2000L2000L培培養(yǎng)液提取養(yǎng)液提取100g100g胰島素，相當于胰島素，相當于2 2噸噸豬胰腺中提取的量。豬胰腺中提取的量。19821982年，美國一家基因公司用

2、基因工程方法生產(chǎn)的年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價降低了胰島素投入市場，售價降低了30%30%50%50%。 第3頁/共47頁干擾素是病毒侵入細胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素是病毒侵入細胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。病也有一定療效。 傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細胞傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細胞內提取，每內提取，每300L300L血液只能提取出血液只能提取出1mg1mg

3、干擾素。干擾素。 1980198019821982年，科學家用基因工程方法在年，科學家用基因工程方法在大腸大腸桿菌桿菌內獲得了干擾素，內獲得了干擾素，1KG1KG培養(yǎng)物中可以得到培養(yǎng)物中可以得到202040mg40mg干擾素，干擾素，19871987年上述干擾素大量投放市場。年上述干擾素大量投放市場。干擾素干擾素第4頁/共47頁 基因工程又叫做基因基因工程又叫做基因_技術或技術或_技技術。按照人們的意愿，把一種生物的某種基因術。按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取提取出來，加以出來，加以_，然后放到另一種生物的，然后放到另一種生物的細胞里，細胞里，_地改造生物的遺傳性狀。地改造生物的遺傳性

4、狀。 拼接拼接DNA重重組組修飾改造修飾改造定向定向操作水平：操作水平：DNA分子水平分子水平操作環(huán)境：操作環(huán)境：生物體外生物體外結結 果：果：定向定向地改造生物的性狀，獲得人類所地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。需要的品種。原原 理：理：基因重組基因重組第5頁/共47頁 一種一種限制酶只能限制酶只能識別識別_種種特定的核苷酸特定的核苷酸序列序列，并，并且能在且能在特定特定的切點上切割的切點上切割DNADNA分子的酶。分子的酶。 基因的基因的“剪刀剪刀”限制性內切酶限制性內切酶1第6頁/共47頁第7頁/共47頁第8頁/共47頁 兩種兩種來源不同的來源不同的DNADNA用用_限制酶切割限制

5、酶切割后，末后，末端可以互相黏合，這種黏合只能使端可以互相黏合，這種黏合只能使互補的堿基連接互補的堿基連接起起來，而來，而DNADNA骨架上的骨架上的缺口缺口，需要，需要靠靠DNADNA連接酶連接酶“縫合縫合” 。 基因的基因的“針線針線” DNA連接酶連接酶同同種種第9頁/共47頁是存在于細菌細是存在于細菌細胞質中，能胞質中，能_的很小的的很小的_的的DNA分子。分子?；虻幕虻倪\輸工具運輸工具目前常用的運載體有目前常用的運載體有_。運載體運載體質粒、噬菌體、動植物病毒質粒、噬菌體、動植物病毒自主復制自主復制環(huán)狀環(huán)狀第10頁/共47頁第11頁/共47頁第12頁/共47頁第13頁/共47頁第

6、14頁/共47頁練習練習第15頁/共47頁嘗試標出下列序列受嘗試標出下列序列受EcoRI限制酶作用的切點限制酶作用的切點CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT 甲DNA片段乙DNA片段GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA GGCATCTTAAAATTCCGTAG 第16頁/共47頁1 1、_目的基因目的基因2 2、目的基因與運載體、目的基因與運載體_3 3

7、、將目的基因、將目的基因_受體細胞受體細胞4 4、目的基因的、目的基因的_表達與檢測表達與檢測導入導入結合結合提取提取第17頁/共47頁提供質提供質粒細菌粒細菌供體供體細胞細胞第18頁/共47頁 重組重組DNADNA（重組質粒）（重組質粒）重組質重組質粒粒受體受體細胞細胞大腸桿大腸桿菌菌枯草桿枯草桿菌菌酵母菌酵母菌動植物細胞動植物細胞導入導入增殖增殖目的基因產(chǎn)物目的基因產(chǎn)物繁繁殖殖速速度度快快第19頁/共47頁 將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產(chǎn)物。淘汰無表達產(chǎn)物的菌是否有目的基因的表達產(chǎn)物。淘汰無表達產(chǎn)物的菌落，保留有表

8、達產(chǎn)物的進一步培養(yǎng)、研究。落，保留有表達產(chǎn)物的進一步培養(yǎng)、研究。無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物有表達產(chǎn)物有表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物第20頁/共47頁第21頁/共47頁要使目的基因與對應的載體重組，所需的兩種酶是（要使目的基因與對應的載體重組，所需的兩種酶是（ ）限制酶連接酶解旋酶還原酶限制酶連接酶解旋酶還原酶第22頁/共47頁實施基因工程的第一步的一種方法是把實施基因工程的第一步的一種方法是把所需的基因從供體細胞內分離出來，這要所需的基因從供體細胞內分離出來，這要利用限制性內切酶。一種限制性內切酶能利用限制性內切酶。一種限制性內切酶能識別分子的順序，切識別分子的順序，切點在和之間

9、，這是利用了酶的（）點在和之間，這是利用了酶的（）高效性高效性專一性專一性多樣性多樣性催化活性易受外界影響催化活性易受外界影響第23頁/共47頁第24頁/共47頁4下表關于基因工程中有關基因操作的名詞及對應的內容，下表關于基因工程中有關基因操作的名詞及對應的內容，正確的組合是正確的組合是（）（）C第25頁/共47頁水母第26頁/共47頁第27頁/共47頁第28頁/共47頁基因重組基因重組定向定向改造生物的遺傳性狀；改造生物的遺傳性狀；“剪刀剪刀”：“針線針線”：運載體：運載體： 1 1、提取、提取目的基因目的基因 2 2、目的基因與運載體的、目的基因與運載體的結合結合 3 3、將目的基因、將目

10、的基因導入導入受體細胞受體細胞 4 4、目的基因的、目的基因的表達和檢測表達和檢測質粒、噬菌體、動植物病毒質粒、噬菌體、動植物病毒DNA連接酶連接酶限制性內切酶限制性內切酶第29頁/共47頁 基因工程在畜牧業(yè)的應用基因工程在畜牧業(yè)的應用 繁殖具有繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質量的皮毛質量的皮毛等優(yōu)良品質的轉基因動物（如奶牛）。等優(yōu)良品質的轉基因動物（如奶牛）。 該過程的重要步驟是該過程的重要步驟是重組重組DNA轉移到轉移到動物受精動物受精卵卵中。中。將人的生長激素基因和將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中，

11、得到到小白鼠受精卵中，得到的的“超級小鼠超級小鼠”。 第30頁/共47頁 基因工程在農(nóng)業(yè)上的應用基因工程在農(nóng)業(yè)上的應用 培育抗逆性品種培育抗逆性品種將細菌的將細菌的抗蟲、抗病毒、抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫抗高溫等抗性基因轉移到作物等抗性基因轉移到作物體內，將從根本上改變作物的體內，將從根本上改變作物的特性。如轉基因抗蟲棉。特性。如轉基因抗蟲棉?？瓜x基因作物的意義：抗蟲基因作物的意義： 減少農(nóng)藥的用量，降低了生產(chǎn)的成減少農(nóng)藥的用量，降低了生產(chǎn)的成本，減少了農(nóng)藥本，減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。對環(huán)境的污染。第31頁/共47頁 基因工程在藥物研究的應用基因工

12、程在藥物研究的應用用基因工程的方法生用基因工程的方法生產(chǎn)胰島素、干擾素、白細產(chǎn)胰島素、干擾素、白細胞介素、凝血因子、以及胞介素、凝血因子、以及預防乙肝、霍亂、傷寒、預防乙肝、霍亂、傷寒、瘧疾等的疫苗。瘧疾等的疫苗。 提高生產(chǎn)產(chǎn)量、降低提高生產(chǎn)產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本。生產(chǎn)成本。第32頁/共47頁胰島素從豬、牛等動物的胰胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-4-5g5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。之高可想而知。將合成的胰島將合成的胰島素基因導入大腸桿素基因導入大腸桿菌，每菌，每2000L2000L培養(yǎng)液培養(yǎng)液就

13、能產(chǎn)生就能產(chǎn)生100g100g胰島胰島素！使其價格降低素！使其價格降低了了30%-50%!30%-50%!第33頁/共47頁 1）用基因工程產(chǎn)物）用基因工程產(chǎn)物 “超級細菌超級細菌”分解石分解石油，可以大大提高細菌分解石油的效率。油，可以大大提高細菌分解石油的效率。 2）用基因工程培養(yǎng)出）用基因工程培養(yǎng)出“吞噬吞噬”汞汞和和降解降解土壤中土壤中DDT的的細菌細菌，以及能夠，以及能夠凈化鎘污染的植物凈化鎘污染的植物。 3) 用于環(huán)境檢測。用于環(huán)境檢測。 基因工程在凈化環(huán)境中應用基因工程在凈化環(huán)境中應用 用用DNA探針探針可以檢測飲用水中可以檢測飲用水中病毒病毒的含量。的含量。此方法的特點是快速、

14、靈敏，此方法的特點是快速、靈敏，1噸水中有噸水中有10個病個病毒也能檢測出來。毒也能檢測出來。第34頁/共47頁利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉化污染物染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉化污染物。第35頁/共47頁用轉基因動物作器官移植的供體用轉基因動物作器官移植的供體供體動物：供體動物：存在的難題：存在的難題：解決方法：解決方法：豬豬免疫排斥免疫排斥將供體基因組導入某種基因調節(jié)因將供體基因組導入某種基因調節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，子，以抑制

15、抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，再結合或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，培育出沒有免疫排斥反克隆技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。應的轉基因克隆豬器官。 基因工程在醫(yī)學上的應用基因工程在醫(yī)學上的應用第36頁/共47頁1、體外基因治療：、體外基因治療：2、體內基因治療：、體內基因治療：從病人體內獲得某種細胞，進行培從病人體內獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉移，養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。最后重新輸入患者體內。直接向人體組織細胞中轉移基因直接向人體組織細胞中轉移基因的治

16、病方法。的治病方法。第37頁/共47頁第38頁/共47頁第39頁/共47頁 閱讀課本閱讀課本討論：轉基因食品安全嗎？討論：轉基因食品安全嗎？第40頁/共47頁轉基因生物和轉基因食品的安全性轉基因生物和轉基因食品的安全性當人類擁有了只有大自然才擁有當人類擁有了只有大自然才擁有的改造生物、創(chuàng)造生物的能力時的改造生物、創(chuàng)造生物的能力時，也感到了不安與困惑。人類是，也感到了不安與困惑。人類是否有權按照自已的意愿操縱地球否有權按照自已的意愿操縱地球上的生命？人類創(chuàng)造的轉基因生上的生命？人類創(chuàng)造的轉基因生物、轉基因食品是否會危害整個物、轉基因食品是否會危害整個生物圈，包括人類自身？生物圈，包括人類自身？第

17、41頁/共47頁轉基因生物和食品可能存在潛在的危害性。2001年，我國頒布了農(nóng)業(yè)轉基因生物安全管理條例第42頁/共47頁采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的作法正確的是（）因的作法正確的是（）將毒素蛋白注射到棉受精卵中將毒素蛋白注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵將編碼毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中中 將編碼毒素蛋白的序列，與質粒重組，導將編碼毒素蛋白的序列，與質粒重組，導入細菌，用該細菌感染棉的體細胞，在進行組織培入細菌，用該細菌感染棉的體細胞，在進行組織培養(yǎng)養(yǎng) 將編碼毒素蛋白的序列，與細菌質粒重組將編碼毒素蛋白的序

18、列，與細菌質粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵中，注射到棉的子房并進入受精卵中 再次鞏固第43頁/共47頁在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的（在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的（ ）A、人工合成目的基因、人工合成目的基因B、目的基因與運載體結合、目的基因與運載體結合C、將目的基因導入受體細胞、將目的基因導入受體細胞D、目的基因的檢測和表達、目的基因的檢測和表達C轉基因動物是指（轉基因動物是指（ ）A、提供基因的動物、提供基因的動物B、基因組中增加外源基因的動物、基因組中增加外源基因的動物C、能產(chǎn)生白蛋白的動物、能產(chǎn)生白蛋白的動物D、能表達基因信息的動物、能表達基因信息的動物B第44頁/共47